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Arbeitsverfahren zum Transport von Gasen und Flüssigkeiten
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und Kraftwerk, z.B. Turbinenkraftwerk, zu seiner Ausführung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches Es sind Kraftwerke
bekannt, bei denen Primärenergie (Kohle, bl, Uranbrennstäbe udgl.) nicht verbrannt
wird, z.B. Wasserkraftwerke, Pumpenspeicherwerke, Gezeitenkraftwerke, Flußkraftwerke.
Hier ist eine Voraussetzung ein hohes Niveaugefälle,die Ausnutzung des künstlich
gestauten Wassers bei einem hoch gelegenen Speicher (Hochdruckkraftwerk), während
beim Pumpspeicherwerk ein Teil des am Tage verbrauchten Wassers mit dem anfallenden
billigen Nachtstrom wieder in den Hochspeicher zurückgepumpt wird. Die Pumpe wird
mit einer Turbine auf eine Nenndrehzahl gebracht5 der Generator als Motor betrieben
und die Pumpe über eine Kupplung mit dem Motor verbunden.
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Die Erfindung geht von kleineren Kraftwerken bzw. Kraftanlagen aus,
die mit geschlossenen Systemkreisen arbeiten und als Stoff des Systemkreises neben
Pressgas, z.B. PY>essluft, auch Flüssigkeit im separaten Systemkreis vorhanden
ist.
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Systemkreise mit dem Stoff Gas und solche mit der Stoff Flüssigkeit
werden also miteinander gekoppelt. Systemkreise dieser Art sind zwar einzeln für
sich bekannt. Der Erfindung liegt jedoch die Aufgabe zugrunde, mindestens einen,
Arbeit verrichtenden Systemkreis mit dem Stoff Druckgas und mindestens einem weiteren
Systemkreis mit dem Stoff Flüssigkeit miteinander zu koppeln und den Wirkungsgrad
der hierbei gewonnenen Arbeit zu erhöhen und hierbei gleichzeitig die dem Stoff
Flüssigkeit eigentümlichen Auftriebskräfte optimal auszunutzen.
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Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur
Förderung von flüssigen oder gasförmigen Medien benutzt werden kann, bzw. als Kraftmaschine
dient, bei dem Wärmeenergie in nutzbare mechanische Energie umgesetzt wird, indem
mit einer niedrig siedenden Flüssigkeit gearbeitet wirdq Letztere wird in einem
Arbeitskreis mit Wärme angereichert und in ein Arbeit ausführendes Gas überführt.
Das Gas strömt in eine Arbeitsmaschine und expandiert in dieser. Das aus der Arbeitsmaschine
ausströmende Gas wird wieder in den Kreislauf eingegeben und kondensiert dort. Der
Arbeitskreis ist vorzugsweise in zwei von einander getrennte, jeweils mit diesen
nie-; drig.siedenden Flüssigkeiten versehene Abschnitte unterteilt.
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Diese Abschnitte sind jeweils mit einem oder mehreren Wärmetauschern
verbunden, die dazu dienen, zum geeigneten Zeitpunkt und im vorbestimmten räumlichen
Arbeitsbereich die nie-Fig siedende Flüssigkeit entsprechend zu beeinflußen, d.h
den Übergang von der Flüssigkeit in ein Gas (Siedephase) oder des Gases in die Flüssigkeit
(Kondensationsphase) vorzubereiten oder durchzuführen (DE-OS 24 o2 557).
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Bei der Erfindung ist durch die Ausbildung und Verfahrensweise der
Kraftanlage, z.B. gemäß Fig. 1 sowie Abwandlung dieser Kraftanlage gem. Fig. 3 +
3a, wesentlich, daß durch Auftrieb und Flüssigkeitsverlagerung eine Art vorteilhafte
Unterstützung des Stofftransportes durch "Unter- bzw. Übersetzung erfolgt.
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So können auch kleinere Druckdifferenzen arbeitswirksamer eint gesetzt
werden, wobei Reibungsverluste etc. noch vernachlässigbar sind. Weiterhin wird einerseits
Wärme als Primärenergie, andererseits die Schwerkraft bzw. der Auftrieb eines vorbestimmt
überfluteten Schwimmkörpers als Energiequelle ausgenutzt.
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Die Anlage hat noch den besonderen Vorteil, daß sie mit umweltrreundlichen
Stoffen arbeitet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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In der Kraftanlage nach Fig. 1 wird somit in bzw. über eine oder mehrere
Arbeitsstationen in vorteilhafter Weise ein Turbinenrad odgl. durch Flüssigkeit
oder komprimiertes Gas angetrieben, weil das Arbeitsmittel, vorzugsweis'e Wasser,
und/oder Druckgas von dem einen Behälter in den zweiten Behälter eines Systemkreises
befördert strömt, wobei ein geschlossener Flüssigkeits-Arbeitskreis und ein Druckgas-Arbeitskreis
ausgenutzt wird. Hierbei sind ein erster und ein zweiter Schwimmer einander besonders
antriebskraftübertragend und ausgleichend angepaßt. Die zeitlich optimale Abstimmung
wird durch Rastelemente an dem ersten Behälter und/oder dem Schwimmer sichergestellt
und/oder mit zeitlich hydrostat gesteuert durch Absperrung von Durchströmleitungen,
um die überströmgeschwindigkeitvom zweiten zum ersten Behälter zu erhöhen. Die Schwimmer
arbeiten vorzugsweise, gleichzeitig verbunden mit Mehrstufenkolben, als flüssigkeitsverdrängende
Pressgaskolben, erhöhen also das Druckgefälle zwischen den Flüssigkeitspegeln der
im Behälter befindlichen, über Leitung in Verbindung stehenden Arbeitsflüssigkeit.
Neben und in Verbindung mit dieser ersten Arbeitsstation mit dem Systemkreis SI
wird in einem gekoppelten Systemkreis SIII, jetzt aber mit Hilfe von Druckgas, eine
zweIte Arbeitsstation, vorzugsweise (AIII) gasverdichtend betrieben und von hier
wiederum mit dem im Druck angehobenen Arbeitsmittel ein bewegliches Element, vorzugsweise
ein Turbinenrad in Bewegung versetzt, eine Ausgangsenergie entnommen und weitergeleitet.
Jede Stoffart wird also zur Abgabe von Leitstung herangezogen, aber auch aufeinander
abgestimmt.
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Weiter ist vorteilhaft, wenn in vorbestimmter Weise das Kolbenvolumen
des Systemkreises SIII -- zweiter Pressgaskreisverkleinert oder vergrößert wird,indem
Gleitkolbén odgl. des jeweiligen Kolbenaggregates ineinander verschiebbar sind;
dadurch wird eine feine Anpassung an die Druckverhältnisse bzw.
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der Kraftübertragung einmal des Systemkreises SIII und zum
zweiten
an die Auftriebskräfte des Systemkreises SI gewährleistet. Arbeitswirksam ausgenutzt
wird hierbei die einzeln ansich bekannte Lehre, daß ein Körper in einer Flüssigkeit
soviel an Gewicht verliert, wie die von diesem Körper verdrängte Flüssigkeit wiegt.
Dies gilt hier entsprechend für eine Teilverdrängung, wenn jeweils nur ein Teil
des Kolbenaggregates in die' Flüssigkeit eingetaucht ist. Eine feine Abstimmung
der Schwimmerhöhe wird durch ein Gewicht unterstützt, aber auch durch eine Kopplung
der beiden Kolben und/oder Faltenbalg-Druckgaskammern.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1, teilweise im Schnitt,
die Bauteile des Systemkreises SI nämlich seine beiden Behälter und die zwischen
diesen befindliche Arbeitsstation AI und die zugehörigen.Flüssig-1 keitsleitungen,
ferner den Systemkreis SII mit den zugehörigen Pressgasleitungen, die im zweiten
Behälter angeolrdneten miteinander gekoppelten Kclbenaggregate mit den Gleitkolben
für den Systemkrels SIII mit zugehörigen Leitungen in die mit der zweiten Arbeitsstation
AIII in Verbindung stehen als auch die Zufuhr der Primärenergie Systemkreis SIV,
wobei die Bauteile Leitungen und Ventile schematisch dargestellt sind.
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Fig. 2 eine andere Ausführungsform mit einem im Wasser eintauchenden
Steigrohr, welches Wasserkammern für den System-'.
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kteis SVI und Luftkammern für den Systemkreis SIII enthält, diese
Druckgaskammern des Systemkreises SIII topfförmig ausgebildet, paarweise angeordnet
und in Systemkreise des Hilfsfluids bzw.
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in Wasserkreise SIA eingebettet sind, aber auch Leiteranschlüße zu
Bauteilen eines Freonkreises SV jeweils aufweisen Fig. 3 schematisch einen abgewandelten
Kreislauf der Systemkreise SIII, SV, des Hilfsfluidkreises SIA und eines mit dem
Kreis SVI vergleichbaren Wasserkreises
Fig. 3a in Seitenansicht
eine paarweise Anordnung der Behälter und der Bauteile, die zur Aufnahme und Steuerung
von Schwimmern im Systemkreis SI bzw. SIA vorgesehen sind mit einem Druckgaspolster
aus Freon-odgl. Gas des Systemes SV und Einbettung des Kreises SI in einen Wärmetauschermantel,
der den Stoff des Systemkreises SIA oder einen äquivalenten Stoff enthält Fig. 4
eine Zusammenstellung der Anlagenteile aus Fig.
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1 - 3, zum Teil in Einzelheiten geändert. .
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Der erste Systemkreis SI weist einen ersten Behälter 1 auf, vgl. Fig.1,
in dem ein Schwimmer 2 enthalten ist, der Rastelemerte, z.B.
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Rastnocken 3 für Gegenrastelemente, z.B. Rastschieber 5, eines Steuergerätes
4 hat. Das Steuergerät ist vorzugsweise elektrisch durch ein Schaltpult 4a betätigbar.
Die Anordnung des Schwimmers zu den Innenwänden des Behälters 1 ist derart, daß
eine gewisse Führung des Schwimmers in vertikaler Lchtung gegeben ist. Der Schwimmer
weist eine Plungerstange 6 auf, die über eine Halteplatte 7 mit einer Membran 8
verbunden ist, welche eine erste Kammer 9 von einer zweiten Kammer lo in diesem
Behälter 1 trennt. Die Membran ist flexibel und am Behälterrand eingespannt. Dagegen
ist die untere Kammerhälfte 11 mit der Flüssigkeit, z.B. Wasser gefüllt, die, auch
in die obere Kammerhälfte 12 gelangen kann. Andererseits ist die obere Kammerhälfte
12 über einen Anschlußstutzen mit einem Primärenergiekreis IV in Verbindung, von
dem Pressgas; z.B.
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Druckluft der oberen Kammerhälfte 12 zugeführt wird und ein Druckpolster
vorbestimmten Druckes bildet. Dieser Raum kann über Stutzen,mindestens ein Ventil
sowie eine Verbindungsleitung e mit einer Leitung f des Systemkreises SIl, welches
nachfolgend beschrieben wird, verbunden werden.
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über eine Armatur 13 und eine Zuleitung a sowie ein oder mehrere Ventile
ist die untere Kammerhälfte 11 im Bereich des Bodens mit der unteren Hälfte des
zweiten Behälters, nämlich des Zylinders 30 verbunden. Dieser Zylinder enthält ein
erstes Kolbenaggregat 31 welches mit einem zweiten Kolbenaggregat 32 starr verbunden
ist. Die Kolbenaggregate weisen entsprechende Gleitkolben 31a, 31b, usw. oben bzw.
32a, 32b, usw. unten auf. Gleitkolben heißt hier, daß das jeweilige Kolbenaggregat
31 bzw. 32 aus einer Mehrzahl von einzelnen ineinander etwa teleskopartig geführten
und verschiebbaren Kolben besteht. Jedes Kolbenaggregat hat jeweils ein festes,mit
der Innenwand des Zylinders 3o verbundenes Kolbenelement 32c bzw.
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31c. Das obere Kolbenaggregat hat ferner einen nach unten offenen
Innenzylinder 31e, dessen Stirnfläche als Anschlag für einen der Gleitkolben dienen
kann.
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Das andere Kolbenaggregat 32 hat einen Innenzylinder 32d,dessen Innenraum
über einen Einlaß- 32f und ein Auslaßventil 32g mit dem Innenraum des zweiten Kolbenaggregates
32, der den Stoff des Systemkreises SIII enthält, in Verbindung steht.
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Die Kammer des Innenzylinders 32d dient als Druckgaskammer.
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Beide Kolbenaggregate sind durch einen Schwimmkörper $ und ein Gewichtselement
35 miteinander fest verbunden.
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Der Innenraum des ersten Kolbenaggregates steht über eine Zuleitung
c und ein oder mehrere Ventile 38 in einem Leiter zweig mit einem zweiten Turbinenrad
17a der Arbeitsstation AIII in Verbindung, so daß durch mindestens einen Düseneinsatz
mindestens ein Druckgasstrahl des Stoffen gemäß SIII auf die Schaukeln des Turbinenrades
aufprall und in Drehung versetzt. Das zweite angetriebene Rad bzw. Zahnrad 18a überträgt
über einen Riemen bzw. Zahnriemen diese Bewegung auf ein zweites angetriebenes Rad
l9å und von hier wird die Arbeit an der Leistungsstation LIII abgenommen. Der andere
Zweig d des Systemkreises SIII verbindet das obere Kolbenaggregat über Armatur 13a
mit dem Innenraum des unteren Kolbenaggregates 32.
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Ferner steht die erste Kammer 9 des ersten Behälters 1 über Armatur
und mindestens ein Ventil 9a sowie die Verbindungsleitung f mit der oberen Zylinderkammer
33 des Zylinders 30 in Verbindung und bildet hier ein Druckgaspolster hinsichtlich
des Niveaupegels zur unteren Zylinderkammer 34 hin welches (mindestens teilweise)
mit der Flüssigkeit des Systemkreises SI in Verbindung steht. Auch zu diesem Zweck
ist die untere Kammerhälfte 11 des ersten Behälters 1 über Zuflußleitung a, a mit
dem Zylinder 30 verbunden. Die Leitung a zweigt in eine Leitung b ab, die über mindestens
ein Ventil mit einer Arbeitsstation AI des ersten Systemkreises so verbunden ist,
daß über mindestens eine Düse ein Flüssigkeitsstrahl auf die Schaufel des Turbinenrades
17 auftreffen, so daß die Rotation des letzteren über einen Riemen bzw. Zahnriemen
20 auf das zweite angetriebene Rad bzw. Zahnrad 19 übertragen wird und von hier
über einen Riemen cl. auf ein zweites Antriebsrad 21 und von hier zur g t.-:i.3t;usstacion
LI. Anstelle dieser Arbeitsstation ist in mig. 4 e:'kenntlich; dar der sI verlauf
,ilber Wärmetauscher geleitet verläuft.
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Zu beachten ist beim Systemkreis SIII, daß einer der Kolbenaggregate
32 im Ruhezustand, d.h. auseinandergefahren, ein relativ größeres Innenvolumen als
das zugehörige andere Kolbenaggregat 32 hat. Hierdurch wird, in entsprechender Arbeitsstellung
-- vertikale Position in Fig. 1-- ein relativ wesentlich höherer Flächendruck auf
eine Kolbenstirnfläche und somit eine relativ höhere Kraft auf das vorbestimmte
Gaspolster SIII,und zu AIII, übertragen. t Die Kraftanlage nach Fig. 1 arbeitet
folgendermaßen: Über eine nicht dargestellte Primärenergiequelle, die auch der Umwelt
entnommen sein kann, wird ein vorbestimmter, relativ niedriger Druck als Gaspuffer
der oberen Kammerhälfte 12 des ersten Behälters 1 zugeführt. Durch ein Steuersignal
wird das Ventil in der Zuflußleitung a zum Zylinder 30 geöffnet, der Wasserpegel
der Kammer 11, auch durch Gasdruck auf die Oberfläche des Schwimmers 2 laufend verringert:
das Wasser der Kammer 11 fließt in die untere Zylinderkammer 34 über, und drückt
den Schwimmkörper 34 gegen das dosierte Gewicht 35 nach oben; die Gleitkolben 32a,
32b, etc. gleiten teleskopartig auseinander und vertikal nach oben und verringern
hierdurch das Volumen der Zylinderkammer 34, drücken das Wasser ihrerseits vertikal
nach oben, so daß der Schwimmkörper 34 stets im Wasser eingetaucht bleibt. Über
den feststehenden Innenzylinder 31c,der etwa wie eine feste Verbindungsstange wirkt,
werden die anderen Gleitkolben 31, 31b des anderen Kolberggregates später ineinander
gedrückt, aus ihm der Stoff, z.B.
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CC2, verdrängt und teilentspannt in das untere Kolbenaggregat 32 verlagert.
Das Druckgas fließt dabei in Richtung des Pfeiles über dIe Zuleitung c über Ventil
38 und eine Düsenarmatur auf das Turbinerrad 17a und der Leistungsstation LIII kann
Leistung entnommen erden. Das Druckgas gelangt ferner von der Station AIII 'ber
Zweigleitung c aber auch über Zuleitung d in die gemeinsame Zufuhrleitung c, d,
über Armatur 13a in das Innere der Kolben im unteren Kolbenaggregat 32. Es ist ein
erster "Arbeitshub" im Systemkreis SIII ausgeübt, bei dem die Arbeitsbewegung zum
Zusammenschieben der Gleitkolben des erster. wenaggregates 31 wesentlich durch die
Auftriebskraft oder ?lssigkeit es Systemkreises SI ausgeführt worden
ist,
gleichzeitig ist dabei durch den Auftrieb das Zulagegewicht des Schwimmkörpers angehoben.
In dieser angehobenen Lage wird das Gewicht und der Schwimmkörper gesteuert gehalten,
bis die Flüssigkeit im SI-Kreis in den Behälter 1 verlagert ist.
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Zum vorbestimmten Zeitpunkt wird das Ventil 9a des Systemkreises SII
geöffnet, die erste Kammer 9 über Leitung f mit der oberen Zylinderkammer 33 in
Verbindung gebracht und da Schwimmkörper 34 und das Gewicht 35 sich in'der oberen
Stellung befinden, hier ein vertikal nach unten drückendes Gaspolster gebildet.
Ferner wird das Ventil b der Arbeitsstation AI und das Ventil im Bodenbereich des
Zylinders 30 geöffnet, die Flüssigkeit kann über die Leitung a zu AI gelangen, tritt
hier als Düsenstrahl auf die Sehaufel des ersten Turbinenrades 17 und gelangt weiter
über Leitung b, a und der Armatur 13 in die untere Kammerhälfte des Behälters 1.
Hierbei ist ein zweiter Arbeitshub, diesmal als ein Flüssigkeitsarbeitshub, der
Leistungsstation LI abgegeben und hier als nutzbringende Arbeit nach außen zu beliebigem
Zweck abgeführt worden. Durch das höhere Niveau des Wassers im Zylinder 30 erfolgt
der Abfluß in den Behälter 1, der Schwimmer 2 wird vertikal hochgedrückt in einer
hohen Position arretiert; gleichzeitig drückt er über Plungerstange 6 die Membran
8 nach oben, der Druck in der ersten Kammer 9 wird erhöht, aber ebenfalls über Leitung
f im Druckgaspolster in der oberen Zylinderkammer 33, so daß in dosierter Weise
das Wasser aus dem Zylinder 30 bis zum vorbestimmten Pegel in den Behälter 1 überfließt.
Im Arbeitsverlauf ist erst aber das Druckgas in der oberen Kammerhälfte des Behälters
1 entsprechend komprimiert worden und drückt sowohl auf den Wasserspiegel im Behälter
1 als auch auf die obere Stirnfläche des Schwimmers 2 und wird nach Anheben und
Einrasten des Schwimmers als erstes oberhalb der Membrane abgeleitet über Leitung
f in die obere Kammerhälfte des Zylinders 3o; drückt hier auf den verbleiben4 den
Wasserpegel, verdrängt das Wasser bis auf einen geringen Rest in den Behälter 1,
wobei die Festsetzung des Schwimmers kurzfristig Dst und wieder schließt, so daß
der Schwimmer mit
anhebt. Wenn nunmehr zum vorbestimmten Zeitpunkt
die Aggregate 4, 4a den Schwimmer 2 entrasten, als auch das Ventil der Zuleitung
a öffnen, fließt das Wasser iiber Armatur 13 wieder in den Zylinder 30 und/oder
als Strahl auf das erste Turbineqrad 17 der Arbeitsstation Al usw., wobei gleichzeitig
ausder oberen Karnmerhälfte des Zylinders 30 das Gaspolster teils weise durch Absinken
des Schwimmers und der Membrane im Be -hälter 1 abgesaugt wird, teilweise über öffnendes
Ventil ausströmt.
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Aus Vorstehendem ist erkennbar, daß das Wesen der Erfindung nicht
nur Behälter 1 und Zylinder 3 als kommunizierende,über Leitung a verbundene Flüssigkeitsbehälter
betrifft und nicht darin einen; Teil des Wassers aus dem Behälter mit höherer potentieller
Energie zum ersten Turbinenrad 17 abzuzweigen und auch nicht darin besteht, potentielle
Plüssigkeitsenergie durch den Düsenstrahl in Kinetische Energie zum Antrieb des
ersten Turbinenrades 17 und auch nicht in Form eines Pressgasstrahles zum Antrieb
des zweiten Turbinenrades 17a schlechthin auszunutzen. Hier kommt wesentlich dazu,
daß man im Zylinder 30 einmal den Auftrieb einer Flüssigkeit, z.B. Wasser, zum komprimieren
des Stoffes/Pressgas, z.B. C02-Pressgas,im Systemkreis SIII ausnutzt. Die Gleitkolben
gestatten es, in einem Falle den für den Auftrieb bzw. das Wasser zur Verfügung
stehenden Raum minimal klein, im anderen Arbeitszustand minimal groß zu machen.
Im Zylinder 3o steht, um das Druckgas im System SIII, Bereich 31, zu komprimieren
ein großes Flüssigkeitsvolumen und somit eine große Auftriebskraft zur Verfügung.
Der Schwimmkörper 34 kann durch das Gewicht 35 nicht nur einstellbar dosiert, d.
h. mit einer Gegenkraft justiert werden, sondern es erfolgt die konstruktiv optimale
Koppelung der Kolbenaggregate 31 und 32. Andererseits erfolgt die Verstellung des
anderen Schwimmers 2 in der Weise, daß er zum vorbestimmten Zeitpunkt vertikal oben
arretierbar ist, dadurch im Systemkreis SII ein hohes Druckgaspolster fUr den oberen
Bereich des Zylinders 3o zur Verfügung steht und auf dem Wasserpegel im Zylinder
30gesteuert einwirkt, solange bis nicht der Schwimmer 2 durch Steuerungssignal entrastet,
vertikal nach unten verstellt und die Membran 2 mitgenommen
wird.Geschieht
dies jedoch, war durch die vertikal obere Stellung der Bauteile 35, 34 und den stark
verkleinerten Pressgasraum 33 in der ersten Kammer 9 ein recht hohes Druckpolster
aufgebaut, welches in der Arbeitsstation AIII des Systemkreises SIII noch nicht
abgebaut werden konnte. Wird das Druckpolster in Kammer 9 zum vorbestimmten Zeitpunkt
freigegeben, der Schwimmer 2 aber noch in der vertikal oberen Stellung festgehalten,
wird die Wassersäule des Zylinders 30 mit hoher Presskraft sowohl in die untere
Kammer 11 des Systemkreises SI zurückgedrückt, als auch über das erste Turbinenrad
17 arbeitsleistend entspannt.
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Hierdurch wird der Arbeitsgradient für eine Kraftanlage, in der die
bezeichneten Systemkreise SI - SIV gekoppelt sind, wesentlich erhöht, ohne daß brennbare
Primärenergie notwendig wäre. Man benötigt lediglich die pneumatische oder elektrische
Steuerungsenergie die vernachlässigbar ist. Die Primärenergie für die obere Kammer
12 kann einem billigen Niederdruckarbeitskreis entnommen werden. Die Reibungsverluste
am ersten And zweiten Turbinenrad sind vernachlässigbar. Die Gleitreibung der Kolben'flächen
der Kolbenaggregate 31, 32 aneinander können durch geeignete Schmiertechnik als
nur gering angesehen werden.
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Pufferkammern, z.B. Kammer 32, sorgt praktisch verlustfrei für den
Druckausgleich im Systemkreis SILO. Die Arbeitsstationen AI und AIII lassen sich
hinreichend abdichten. Sonstige Reibungsverluste, nämlich Wirbel bei strömenden
Gasen und Flüssigkeiten bringen Energieverluste nur über den erhöhten Temperaturgradienten
und können durch einen Wärmetauscherkreis ohne besonderen Aufwand ausgeglichen werden.
Bei Anschluß an eine Umweltprimärenergiequelle wie Flußströmung, Windkraftwerk odgl.
kann an den Leistungsstationen LI und LIII mechanische Energie zum Antrieb, z.B.
eines Generators und zur Abgabe von elektrischem Strom mit sprunghaftem Gewinn,
entnommen werden.
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Es ist vorteilhaft, den Einlaß der Kammerhälfte 12 in Fig. 1 2 statt
an ein System IV an den Systemkreis III, vgl. Ventil 63a in Fig. 2, anzuschliessen.
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Zur Kühlung erfolgt eine Wärmeübertragung der Verdichterwärme dabei
der Gasverichtung in dem Gleitkolbenzylinder, durch Über-; tragung an den jeweilig
verbleIbenden Flüssigkeitsrest in dem unteren Teil 35a der Flüssigkeitskammer SI
sowie in dem oberen wannenartig ausgebildeten Schwimmkörper Diese erwärmte Flüssigkeit
wird bei Rückübertragung bzw. erneuter Wasserverlagerung in den Behälter 30 mit
der zuströmenden Flüssigkeit gemischt. Eine Rückübertragung der Wärme erfolgt von
der Flüssigkeit SI an die Kolbenzylinderwandung bei Ausdehnung der unteren Kolbenzylinderkammer.
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Bei der Variante gemäß Fig. 2 kommen sich Systemkreis V, der Fluidkreis,
eIn Systemkreis SIII -- Pressluftkreis oder CO2-Kreis -- ein Systemkreis SVI --
ein Wasserkreis als Wärmeträgerkreis -- und zwei Flüssigkeitskreise SIA und SIB
als Hilfskreise zum Einsatz; letztere Kreise sind in der Regel Wasserkreise, wobei
der Kreis SIA ähnlich dem Kreis 51. gemäß Figur 1 arbeitet.
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In tiefes Gewässer oder in eine wasserführende Schicht ist ein Steigrohr
40 eingelassen, welches herausnehmbare Pumpenteile, insbesondere Kolben 41, 42 aufweist,
die als Arbeitsaggregate dienen. Diese können über Schläuche 43 für Wasser und ringförmige
Dichtbauteile 44 sowie Wassereinlauffilter und Rückfluß- Sperrventile verbunden
sein, so daß das Steigrohr leicht montierbare und zu wartende Pumpenbauteile hat.
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über ein Rohr 47 für diesen Systemkreis SVI ist das vertikal hochzupumpende
Wasser mit mindestens einem Wärmetauscher für den Kreis SV und weiter über Verbindungsrohr
46 mit einem tieferen Bereich der Wasserkammer 48 des Kreises SVI verbunden.
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Die als Treibgas dienende Pressluft kommt aus einem oberen Bereich,
dem Kreis SIII. Hierfür sind Zweigleitungen 18g, 18f mit entsprechenden Ventilen
und zugehörigen Ein- und Ausströmöffnungen vorgesehen. Die ersten Arbeitsstationen
weisen also vornehmlich die Kolben 41, 42 für die zugehörigen Wasserkammern 48,
48 aber auch erste und zweite Gasdruckkammern 49, 49 des Systemkreises SIII auf,
mit zugehörigen verbindenden Leitungen und steuerbaren Ventilen 9a, 9a für die nachgeordneten,
z.B.
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Bälge 50 aufweisenden Arbojtsstationen sowie ferner für Arbeitsstationen
50a, 5ob,die in Fig. 2 links und rechts gezeigt sind. Das Steigrohr lls arbeitet
als wasserfördernde Pumpstation des Systemkreises SVI, hat eine vorbestimmte Anzahl
entsprechend angeordneter Wassereinlaßöffnungen und mindestens ein Rückschlagventil
im Zuflußanschluß und mehrere Montagedichtungsernheiten,die das Steigrohr in verschiedene
Kammern unterteilen. Diese Dichteinheit besteht aus einem Kern,der jeweils von dem
umlaufenden hohlen Dichtring 44 umfaßt ist; sie dehnen sich unter Einwirkung eines
mit Druck eingefüllten elastischen Fluids. Solche Dichtringe sind über Leitungen
verbunden. Das Steigrohr weist also Arbeitsbereiche und Zwischenräume auf, wobei
der Zwischenraum in Form einer Pufferkammer 48a über eine Gasleitung 18b mit passendem
Pufferdruck beschickt wird. Die Gasdruckkammern 49 sind durch geeignete Wandelemente
oder einen Faltenbalg gebildet und können von den Wasserkammern 48 konzentrisch
umfaßt sein.
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Zugehörige Gasleitungen sind hinreichend abgedichtet. Für die Ver-
und Entsorgungsleitungen sind entsprechende Ein- und Ausströmöffnungen vorgesehen.
Schlauchleitungen 43 verbinden die Wasserkammern, während die Gasdruckkammern 49,
49 über Schlauchleitungen 18f, 18g deren eines Ende jeweils zur Kammer offen ist,
die Verbindung zur Pressluft des Systemkreises SIII herstellen.
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Kammern 62, 63 können als Großraumbehälter ausgeführt und mit einer
tiefgekühlten Flüssigkeit, Systemkreis SIB'gefüllt sein und können über eine zwischen
ihnen dargestellte Leitung für Kreis SIB Leistung zur Arbeitsstation AI übertragen,
die über Zahnriemen odgl. und einem Getriebe sowie zugehörigen Gestänge mit einer
Pumpe in Verbindung steht, die eine Leistungsstation LI bilden kann, ähnlich derjenigen
gemäß Fig. 1.
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Jedes Arbeitsaggregat 50a, 50b weist eine Gasdruckkammer auf, die
durch je eine zweite Membran 67 abgeschlosseh ist. Die Membran, ist durch eine mittlere
Halteplatte mit einem Gestänge 69 des Aggregates verbunden. Über das Gestänge sind
die Arbeitsaggregate 50a, 50b miteinander gekoppelt, wobei das Gestänge wiederum
an einer dritten Membran 68 befestigt ist. Am unteren
Ende des
Gestänges 69 ist ein zweiter Kolben 41a vorhanden, wobei das Gestänge 69 a:r unteren
Ende einen gasdurchlässigen Führungsring hat. Die zugehörigen Kammern sind mit dem
Systemstoff SIII gefüllt. Das untere Ende des Aggregates 50b hat einen etwa zylindrischen
rals 82. Membran 68 unterteilt in ersichtlicher eise das Aggregat 50b in zwei Gasdruckkammern,
während Aggregat 50a eine Gasdruckkammer hat. Taucht Kolben 41a in den Hals 82,
ist Aggregat 50b dreifach unterteilt.
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Somit arbeiten diese Aggregate als Pumpe für die Arbeitsstation AI.
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Im einzelnen: Die Druckgaszuführung erfolgt aus einem Arbeitsaggregat
des Kreises,SIII der z.B. ein Balg 50 sein kann, über gezeichnete Verbindungsleitungen
und Ventile sowohl zu den Aggregaten 50b als auch 50a. Hierfür kann das Arbeitsgas
den Bauteilen 50 und einer Kammer 51 nach Art eines Gleitdruckspeichers entströmen.
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Der Balg arbeitet als eine Art Druckkammer. Ein Hilfsdruck wird durch
das rückströmende Wasser aufebaut, Stoff des Kreises SI. Strömt das Gas ein, wird
der Kolben 41a in die Kammer hereingeschoben, das Gas strömt nach, drückt die Membran
68 nach innen; gleichzeitig wird aber über nunmehr geöffnete Lüftventile aus der
oberen Kammer des Aggregates 50b und der Kammer des Aggregates Soa Gas nach außen
abgeleitet, vgl.
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Ventile 63a. Nun ist Gestänge 69 mit einem Kontaktgeber 69a versehen,
so daß Schaltimpulse von hier abgenommen werden.
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Dementsprechend werden zugehörige Ventile geöffnet bzw. geschlossen,
so daß über zugehörige Leitungen eine entsprechende Gasdruckentspannung, welche
zum Wärmeaustausch rührt erfolgen kann, nämlich durch Druckverlagerung aus der Karr{mer
82 und der unteren Kammer des Aggregates 50b, gleichzeitig aber verbunaen mit Zuströmen
des Gases und Erhöhung des Druckes zur oberen Kammer des Aggregates 5ob. Entsprechend
dem Druck erfolgt eine Verschiebung der mechanisch miteinander verbundenen Wandelemente
wieder in Richtung der zylindrischen halsförmigen Kartrier 62. Hierbei werden Schaltimpulse
ausgelöst und entsprechende Ventile geschlossen, und der Vorgang wiederholt sich
entsprechend, so daß über Leitung 64 der Stoff des Kreises SIA der Arbeltsstation
AI und von hier weiter die Leistungsstation
LI antreibt.
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Der Systemkreis SIA, vgl. Fig. 2 rechts, hat eine Überströmleitung
52 mit einem Ventil 53, welche die Kammer 51 mit einem Behälterkopf 56 des Freonkreises
SV verbindet. Zum letzteren Kreis gehört ein etwa zylindrischer hohler zweiter Behälter
54, der eine Anzahl vön Kühllarnellen55 aufweist. Kopf 56 enthält zwei Kanimerhälften,dle
durch eine Membran 58 getrennt sind, die mit einem nach abwärts weisenden Gestänge
57' verbunden ist.
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Das Gestänge ist hohl und verbindet die GasdrucKkammer des Kopfes
56 mit dem hohlen zweiten Behälter 54. Vom letzteren führt eine Leit-ung 59 für
Freon odgl.-zu einem zweiten Wärmetauscher 60 in der zweiten Kammer 62. Von hier
geht eine Auslaßleitung, ggf. über einen weiteren Wärmetauscher in einen dritten
Behälter 61, der ein Fluidkondenzsammler für den Arbeitsstoff SV, z.B. Freon, ist.
Auch dieser befindet sich in der Kammer 62 (bzw. sinngemäß in Kammer 63),die mit
Hilfsflüssigkelt SIB gefüllt ist, als Kühlmittel. Der Behälter 54 arbeitet ähnlich
wie der Schwimmer 2 in Fig. 1. Flüssigkeit des anderen Hilfskreises SIA gelangt
über Überströmleitung 52 in die Kammer unterhalb der Membran 58 des Kopfes 56, strömt
kühlend über den Behälter 54 und seine Lamellen 55, füllt aber gleichzeitig den
äußeren Behälter 54aauf, so daß der innere Behälter mit den Lamellen 55 mit zugehörigem
Gestänge 57 in der Flüssigkeit schwebt, dem Auftrieb unterliegt und je nach Höhe
des Flüssigkeitspegels die Membran 58 mehr oder weniger vertikal verstellt.
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Gasdruckraum im Kopf 56 ist über ein Ventil 66 und eine vierte Leitung
65 mit dem Wärmetauscher 45 verbunden. Von diesem Wärmetauscher geht eine Leitung
mit dem Stoff SVI, ztB. Kaltwasser, zu der Verdichterpumpe zwischen Arbeitsstation
AI und Leistungsstation LI. Die Verdichterpumpe wird gekühlt. Die linke Hälfte der
Fig. 2 zeigt entsprechend gleiche Bauteile des Freon- bzw.
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SV-Arbeitskreises. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß durch eine
Leitung 80a der Außenbehälter 54a und die Kammer 51 des Arbeitskreises SIA miteinander,
über ein Ventil, verbindbar sind, so daß ein entsprechender Flüssigkeitsausgleich
zwischen diesen Behältern in vorbestimmter Weise erfolgen kann.
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Aus Fig. 2 links kann dem Systemkreis SIA auch die Ausgestaltung 'entnommen
werden, bei dem ein Balg 50 des Systemkreises SIII entfällt und das öffnen bzw.
Verschliessen der Verbindungsleitung 80a durch einen in der Kammer 51 angeordneten
Schwimmer erfolgt.
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Behälter 54 kann als Fluid-vorkondensator angesehen werden, der Innenbahälter
des Außenbenälters 54a als Schwimmer 2.
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Wichtig ist, daß im zylindrischen Behälter 54 immer in vorbestimmt
ausrenhender Weise Hilfsflüssigkeit des Systems SIA für den dosierten Auftrieb des
Schwimmers 2 zur verfügung steht.
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Schwimmer 2 ist hohl, so daß die Kammer 56 des Kopfes über das hohle
Gestänge 57 eben über den hohlen Schwimmer 2 und Leitung 59 zu den Warmetauschern
60 udgl. sowie der Fluidkondensationskammer 61 eine Verbindung herstellt. Gleiches
gilt sinngemäß für den Fluidkreis an der linken Seite der Fig. 2.
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Vom Gestänge 59 in der Kammer 62 bzw. 63 können ein oder mehrere Arme,
Hebel, Zeiger oder Geber auch über diese Kammer nach außen herausgeführt und zu
Steuer- und/oder Arbeitszwecken eingesetzt; werden.
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Die Ausführungsform gem. Figur 3 ist eine Kombination eines Arbeitskreises
SV z.B. Freon mit einem Arbeitskreis SIA, z.B.
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Wasser, wobei in Abwandlung zu Fig. 1-2 eine Wärmeübertragung von
SIA an das Fluid SV erfolgt, sowie Antriebskraft durch Expandieren des Fluid an
Kreis SIA offen, d.h. ohne trennendes 'Wandelement übertragen wird. Die als Verdichterpumpe
wirkende vierte Membran, im Membrangehäuse 260, welches mit einem Innen-;behälter
80c über eine Stange 92c verbunden ist, unterteilt das Membrangehäuse in eine obere
und untere Kammer 261, 262. Der unteren Kammer sind Leitungsverbindung 106c und
lloc mit Ventil "Ein-AUS" für den Kreis SIII zugeordnet. Ein Leitungsanschluß 238b-c
führt zu einem Wasser anhebenden Arbeitskreis SVIA, z.B.
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wie in Fig. 2 gezeigt, wärmetauschend über einen mit SIA verbundenen
Wärmetauscher 264, sowie ist von diesem über Leitung ; 238c mit einem Wasserreservoir
268 gekoppelt. Diesem ist eine Fallleitung 266 zugeordnet, mit einer Auströmdüse
269, über welche eine Wasserturbine 17 odgl. angetrieben wird. Der Wasserturbine
ist ein Generator zwecks Energieumwandlung nachgeordnet.
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Dem Kreis SIII sind Leitungsanschlüsse 290b/c sowie lioc zugeordnet,
die ihn schließen, z.B. für die Anbindung bei Leitungen 199, Verdichterpumpe 230
sowie Leitung 63a wie in Fig.
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2 dargestellt, bzw. Fig. 3 Agg. 502d, sowie eine zentrale Schaltanlage
410 in Verbindung mit SIII-Gasvorratsbehälter 4c. Der Arbeitskreis SIA hat mehrere
Eingangs stellen für Zuführung von Außenwärme, (Sonnenkollektor oder Abwärme, z.B.
Abgas, Abluft etc.), deren Wärme durch Wärmetauscher 271 in einem Punkt, und den
Wärmetauschern 272-a sowie 264 am anderen Punkt, über eine Flüssigkeit, hier Wasser,
im SIA-Kreis zugeführt wird und im Agg. 502c an SV zur Fluidexpansion übertragen
wird, welches flüssig dem Agg. zugeführt wird, Wärme aufnimmt, zu Druckgas expandiert
und nach erfolgter Wasserverdrängung aus Agg. 502c und SV-SIA-Behälter durch Rohre
entströmt. Der SIA-Kreis schliesst über Verbindung 263 vom Agg. 502c über Leitungsweg
265b und Wärmetauscher 272-a sowie 271-b zu einem, im SV und SfA Verlauf eingeordneten
Arbeitsbehälter 273. Dieser hat einen an der Innenwand liegenden Kontaktgeber 274.
Von dem Behälter 273 zum Agg. 502c besteht kreisschließend Verbindungsleitung 265a.
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Ebenfalls besteht eine 5V-Verbindung 275 vom Behälter 273 zum Agg.
502c, sowie Freon weiterleitende 244c zum Entspannungsverlauf, wie Fig. 2 aufweist,
sowie SV-Fluid zuführende Leitung 276 von einem Noncenssammler zum Agg. 502c.
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Das Agg. 502c hat einen Außenbehälter 77c mit Stufenbehälter 84c und
zugeordnetem Innenbehälter 80c. In dem Agg. 502c ist ein Membrangehäuse unterteilt
durch die Membrane 26o in eine obere bzw, untere Kammer 261 bzw. 262. Der Stufenbehälter
84c, abweichend zum Stufenbehälter des Agg. 502d hat eine kreisschließende Verbindungsleitung
277 zu der oberen Kammer 261 des Membrangehäuses 26o. Die Kammer 262 hat SIII Druckgas
zuleitende Verbindung lloc sowie weiterleitende Verbindung 105c zum SIlI-Sammelbehälter.
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Ausführung Fig. 3 arbeitet folgendermaßen: Das über die Leitung 276
mit einer Fluidpumpe aus einem Kondenssammler 61 und 61 wie bei Fig. 2 dargestellt,
abgezogene flüssiges Fluid wird in den Hohlraum über den jeweils im wechselnden
Ablauf zugeströmter SIA Flüssigkeitsfüllung zwischen Außen- 77c und Innenbehälter
(Schwimmer 2) 80c im Agg. 5o2c, dosiert in Intervallen, befördert. Das Fluid SV,
im Hohlraum zwischen Außen- und Innenbehälter, nimmt Wärme aus der Flüssigkeit SIA
auf, expandiert, erzeugt Druck unot di Flüssigkeit SIA wird über gesteuertes, geöffnetes
Ventil 278 aus dem Agg. 502c verdrängt, wobei diese die Leitungen 265b und Wärmetauscher
272-a sowie 271-b durchströmt, Wärme aufnimmt und in den Arbeitsbehälter 273 gedrückt
fließt. Die Gasfüllung wird dabei über gesteuert geöffnetes Ventil 280, in den SV-Entspannungs-Kreisverlauf,
über Leitungsverbindung 244c teils verdrängt, teils über den arbeitswirksamen SI-Entspannungsablauf,
wie in Fig. 2, abgesaugt. Im bekannten SV-Entsparnungsverlauf, z.B.
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Fig. 2, gelangt das Fluid 5V wieder, durch Wärmeentzug verflüssig,
in den Kondenssammler. Nach erfolgter SIA-FlüssigkeitS-verdrängung aus dem Agg.
502c zum Behälter 273 öffnet am Agg.
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502c die Verriegelung 82c, der Innenbehälter 80c drückt nach unten,
desgleichen die Nembrane 260 und der Stufenbehälter 84c.
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Aus dem Stufenbehälter wird dadurch die dort mit einem bestimmten
Druck eingegebene Hilfdruckgasfüllung, in die obere Kammer 261
des
Membrangehäuses verlagert, wobei die Membrane durch diese Druckgasverlagerung und
durch die Schwerkraft des absinkenden Innenbehälters welche über die Verbindungsstange
92c überträgt nach unten verschoben wird, dabei aus der unteren Kammer das Druckgas
SIII höher verdichtend verdrängend. Die Verriegelung schließt anschließend. Mit
jedem Anheben und Absinken des Innenbehälters wird demgemäß die Membran 260 auf
und ab bewegt, als Veraichterpumpe arbeitswirksam. Beim Anheben strömt über Leitung
lloc Gas aus einem unteren Arbeitsbereich z.B. Fig. 2 in die untere Kammer 262 und
wird beim Herunterdrücken der Membran höher verdichtet, über Leitung 106c in den
Sammelbehälter 25 befördert.
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Aus diesem wird das Druckgas über Leitung 270 und weitere Arbeitsstationen,
z.B. Fig. 3a etc. geleitete, höher verdichtet und in den Vorratsbehälter 4c über
Leitungsverbindung 29oc gepreßt, aus diesen über Leitungen 283-a zum arbeitsleistenden
Einsatz weitergeleitet. In dem Gassammelbehälter 26 wird ber Zeitung 238b bzw. l99c
und 290 aus weiteren Verdichterpumpen SIII z.B., 23e Fig. 2, vorverdichtetes Gas
zugeführt.
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Im SIA-Kreis bekommt, nachdem der Arbeitsbehälter 273 bis auf einen
verbleibenden SV Rest im oberen Teil, gefüllt ist, überKontaktgeber 274 des Schwimmers
ausgelöst,einen Schaltbefehl. Er schließt im SV-Kreis ein Ventil 280 sowie im SIA-Kreis
ein Ventil 278; es öffnet im SV Kreis ein Ventil 281 und im SIA-Krels ein Ventil
278. Über Leitung 275 strömt das Fluidgas aus dem Behälter des Agg. 502c in den
oberen Teil des Behälters 273, wodurch die Flüssigkeit SIA aus diesem, über die
Leitung 265a und 263 in den Behälter des Agg. 502c zurückverlagert wird. Danach
öffnet die Verriegelung 82c und schließen die Ventile 278 im SIA-Kreis sowie Ventil
280 und 282 im SIV-Kreis. In dem Behälter innenraum wird wieder flüssiges Fluid
dosiert aber Leitung 276 hineingepumpt, das Fluid expandiert die Flüssigkeit aus
dem Behälterinnenraum wieder über geöffnetes Ventil entsprechend verdrängt, den
Leitungweg 265b und Wärmetauscher 272-a und 271a durchströmend, somit laufend den
SIA-Arbeitsstoff zwischen dem Agg. 502c und Arbeitsbehälter 273 im Kreislauf bewegend
Hierbei nimmt Stoff SIA laufend Wärme über die Wärmetauscher auf, überträgt an den
SV-Kreis. Also expandiert das Fluidgas SV und der SIA-Kreis erhält über SV wiederum
Antriebs kraft für den eigenen
Kreisprozeß. Gleichzeitig wird über
im Agg 502c wechselnd erzeugte Auftriebs- und Schwerkrafteinwirkung Antriebskraft
an den -SIII-Kreis mit gasverdichtender Übersetzung übertragen.
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Die Ausführung nach Figur 3a ist eine Abwandlung des Einheit 502c
bzw. 1, 2; 3o, 31, 32, Fig. 1 bei der ein Arbeitskreis SW mit dem Kreis SIA (Hilfsflüssigkeit)
Wärme in Antriebsenergir arbeitsleistend um- und übersetzend in Verbindung, Die
Einheit hat einen hohlen wärmetauschenden Mantel, der den Stoff SIA enthält. Die
aus zwei Arbeitsbereichen bzw. zwei Außenbehältern bestehende Einheit 502d, ist
als eine Einheit gestaltet, ähnlich Bauteilen 1, 21 3o 31, 32 und weist ebenfalls
je Arbeitsbereich einen Innenbehälter 2 bzw. 2 (Schwimmer) auf, der in einem Außenbehälter
77d bzw. 78d aufgenommen ist und über Verbindungsstangen 92d mit Kolbenpumpen 284-c
odgl., die von außen an die Außenbehälter befestigt sind, kraftübertragende Verbindung
hat.
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Einheit 502d hat eine Verriegelung 82d und einen Berührungskortaktgeber
75d. Der Mantel 285 bzw. 285a ist über Leitung 285-a und 287 in den SIA-Kreis integriert.
Das Freon odgl. zu- und ab leitende Verbindungen 288-289a sind vorhanden, wobei
die zuführende Leitung eine Verbindung mit einer SV-Druckgas (Freon) abgebenden
Kammer, z.B. Behälter 273 Fig. 3 über Leitung 288 bzw.
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288a herstellt. Die Kolbenpumpen 284-c weisen ebenfalls Leitungsanschlüsse
29o-g für Zu- und Abfluß für SIII oder SIA auf.
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Unter den Innenbehältern 2 ist je ein Stufenbehälter 84d bzw.
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85d bzw. ein aus mehreren festen Hohlkörpern z.B. Platten 29' zusammengefügter
Stufenbehälter vorhanden, wobei zwischen den Platten jeweils ein Faltenbalg 292
angebracht , die obere Piatte voll geschlossen ist, die mittleren Platten Durchströmöffnungen
293 sowie die unteren Platten Leitungen 294 aufweisen. Die Stufenbehälter 84d und
85d sind über Leitungen 294 gekoppeit. Der Innenbehälter 2 und der Stufenbehälter
sind in dem Außenbehälter integriert, wobei zwischen diesen und der Außenbehälterwandung
ein geringer Seitenabstand eine Kammer 295a bildet, eine Kammer 295 weist im Außenbehälter
eine Verbindungsleitung mit Ventil auf, um eine füllung aus Flüssigkeit z.B. Wasser
als Hilfsarbeitsmittel als abwechselnd wirkende Auftriebskraft auszunutzen, aufzunehmen.
Die Stufenbehälter 84d - 85d haben eine Hilfsgasfüllung SII z.B. Pressiuft.
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ber Leitung 288 bzw. 288a strömt bei geöffnetem Ventil aus einem
SV-Kreis Fluidgas in eine Kammer 295a zwischen Innen- uno Außenbehälter, z.B. zwischen
77d bzw. 80d ein, wobei gleichzeitig aus dem Behälterinnenraum die Hilfsflüssigkeit
in den zugehörigen Hohlraum, z.B. von Kammer 295 nach 295a, verdrängt wird, über
geöffnetes Ventil 79d.
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Danach öffnet Verriegelung 82d, der Innenbehälter 80d bzw. 2 sinkt
durch die Schwerkraft nach unten, der Innenbehälter 81d steigt in der Kammer 295a,
welcher zwischenzeitlich bis oberes Drittel mit Flüssigkeit gefüllt ist, durch die
Auftriebskraft an.
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Anschließend schließt die Verriegelung 82d und die Flüssigkeit wird
erneut verlagert: Fluidgas SV wird in den Hohlraum 295a einerseits ein und Fluidgas
aus Kammer 295 andererseits herausgeführt bzw. im Wechsel von 295 zu 295a erfolgt
laufend die Verlagerung des Stoffes zu SIA. Mit jedem Anheben und Absinken der Innenbehälter
verlagert sich jeweils in den darunter befindlichen Stufenbehälter die Preßluftgasfüllung
vom absinkenden zum ansteigenden Stufenbehälter, wobei diese Preßluftfüllung nur
einen so großen Druck aufweist, wie erforderlich,damit der Faltenbalg vom umgehenden
Wasserdruck nicht eingedrückt wird. Mit Anheben und Absinken der Innen- und Stufenbehälter
wird weiterhin eine pumpende Bewegung über jedem Behälter zugeordneten Kolbenpumpen
284c ausgeführt, wodurch der Druck im Gas SII vergrössert und in zugehörige Leitung
weitergeleitet, oder Wasser z.B. Arbeit kreises SVI, transportiert wird. Die jeweiligen
Schaltbefehle ztm Öffnen und Schließen der Ventile werden durch den Berührungskontaktgeber
75dl ausgelöst. Über den SIA-Kreis 286-287 bzw. 286-287a wird jeweils die erforderliche
Wärme der Einheit 502d über den Behältermantel zugeführt und an die Hilfsflüssigkeit
SIA in Kammer 295-a übertragen.' Dadurch wird verhindert, daß Freon odgl. sich verflüssigt,
sondern diese erst nachdem Freon aus dem Behälterinneren zwecks vgl. Fig. 2, abgeleitet
ist. Für die wechselnde Hilfsflüssigkeitsverlagerung ist ein Minimum an SV-Gasdruck
erforderlich, entsprechend der Höhe der zu verdrängenden Wassersäule, wobeidie Saugwirkung
im SV-Entspannungsablauf arbeit so wirksam ist. Über das Volumen des Innenbehälters
80d und 81d zur Kolbengröße der Kolbenpumpen 284-c wird die Kraftübertragung gleichzeitig
drucksteigernd an den Antriebsenergie weiterleitenden Arbeitskreis, z.B. SIII oder
SVIA, übersetzt, weitergeleitet.
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Durch die Festsetzung der Innenbehälter 81d und 80d über die - Verriegelung
82d nach jeder Flüssigkeitsverlagerung, im Wechsel von einer Kammer 295 bzw. 295a
zur anderen, wird die Schwerkraft des Schwimmers zeitlich arbeitswirksam eingesetzt,
dadurch, daß einer der Innenbehälter/Schwimmer durch sein Gewicht, evtl. mit Zusatzgewicht
nach unten in die Kammer, aus der die Flüssigkeit verdrängt ist, absinkt. Die Auftriebskraft
wird gleichzeitig dadurch arbeitswirksam, daß der andere Innenbehälter in der Kammer,
welcher zu ca. zwei Drittel durch die jeweilige Flüssigkeitsverlagerung gefüllt
ist, ansteigt. Durch ein optimiertes Minimum an Wandabstand von der Innenwandung
des Außenbehälters zur Außenwandung des Innenbehälters und des; jeweils mit -- ansteigendem
Stufenbehälters wodurch die Hilfsflüssigkeit zum Teil mit ansteigt, ist nur eine
kleine optimierte Menge an Hilfsflüssigkeit im Verhältnis zum Volumen des Innen-
und Stufenbehälters jeweils zu verlagern und entsprechend optimierte kleine Menge
SV -- Druckgas ist jeweils für die Verdrängung erforderlich.
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In der Fig. 3 ist jedoch der Expansionsverlauf von SVA als Absorberverlauf
in Verbindung mit SI-Verlauf dargestellt, und zwar so, daß über Leitung 276 in den
Behälterinnenraum 77c des Aggregates 502c flüssiges Fluid aus dem Bereich, wo der
Kondenssammler integriert ist -- also aus dem Bereich der Fig. 2, durch Kondenspumpe
befördert -- einfach in das gewarmte Wasser -- also den SI-Verlauf -- zugeführt
und auf- oder eingegeben wird, wobei das Fluid des SV dort wärmeaufnehmend zu Gas
expandiert und in dem oberen Bereich des Behälters als Druckgas ansammelt, bei entsprechendem
öffnen der Ventile, z.B. Ventil 278, auf die Auftriebflüssigkeit SI, die hier bei
Fig. 3 gleichzeitig als Wärmeträgerflüsslgkeit zum Einsatz gelangt, einen Druck
ausübt. Aus dem Innenbereich des Behälters 77c wird durch diesen Gasdruck die Auftriebs-/Wärmeträgerflüssigkeit
SI verdrängt, bei entsprechendem Öffnen und Schließen der maßgeblichen Ventile,
z.B. Ventil 7n, die Wärmetauscher durch fließend, so daß über Leitung 265b, die
Flüssigkeit in dem Behälter 273, wie bei Fig. 3 oben links erkenntlich genannt,
veviagert wird in den Behälter 273, den darin integrierten Schwimmer 2
über
Auftriebs- und Schwerkraft iln wechselnden Arbeitsverlalif auf und ab bewegend.
über diese pumpende Bewegung wird in ri Innenraum des Schwimmers, der durch ein
oder mehrere beweglicl-le Wandelemente, z.B. Membrane, unterteilt ist, das Arbeitsmittel
Gas SV, wenigstens teilweise angesaugt und arbeitswirksam ohne Wärmeentzug weitergeleitet,
wie das ähnlich auch bei Fig. 2 dargestellt ist, jedoch da mit Wärmeentzug. Im Arbeitsverlauf
des Aggregates 502c wird der jeweils vor der Flüssigkeitsverlagerung zum Behälter
273 im Behälterinnenraum 77c angehobene Schwimmer, der gleichzeitig als Gewicht
dient, und nach Anspruch 7 in der vertikalen Hochlage dort gehalten wurde, freigegeben
Gesteuert über Leitung und Ventil 281, wird im Verfahren das expandierte Fluid des
Niedertemperatur-Systemkreises SV aus dem Innenbehälter 77c, des Aggregates 5o2c,
in den oberen, links, dargestellten Behälter 273 überführt, wobei gleichzeitig über
geöffnetes Ventil 279, die Flüssigkeit SIA aus dem Behälter 273;, wieder in den
Behälterinnenraum 77c des Aggregates 5o2c, durch die Höhendifferenz und dem nachdrückenden
Gas, verlagert. Das im Behälter 273 verlagerte Fluidgas SV wird von dort abgeleitet
und wenigstens teilweise arbeitswirksam durch die pumpende Schwimmerbewegung etc.
weiterbefördert, z.B. zum Arbeitseinsat im Aggregat 502d, um im Aggregat 502d, bei
der Verlagerung der Auftriebsflssigkeit SI, in diesem , vom linken zum rechten i
Behälter oder umgekehrt, jeweils verdrängend einzuwirken. über die in der Fig. 2
dargestellten zylinderförmigen Schwimmer und/oder durch die Umgehungsleitung, wird
denn jeweils Fluid-Arbeitsmittel SV In die Kondenssammler teils gedrückt, teils
durch die Unterdruck bewirkende Verflüssigung befördert.
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Anstelle des Fluidgases SV kann durchaus auch Pressluft odgl, die
in irgendeinem anderen Arbeitsverlauf verdichtet ist, bzw ueber einen Entspannungsverlauf
frei wird, als Treibmittel bei Variante Fig. 3a eingesetzt werden, wie für Variante
der Fig.
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1 in Fig. 4, dargestellt.
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Es ist aus Fig. 2 erkenntlich, daß verdichtetes Gas, bezeichnet mit
SIII, vorzugsweise Pressluft, zur Wasseranhebung eingesetzt und über einen entsprechenden
Druckgas-Entspannungsverlauf arbeitswirksam abgeleitet oder zum Verdichterverlauf
rückgeführt
wird. In der Fig. 4 ist dargestellt, daß z.B. über
das Aggregat 502c der Fig. 3, durch die Membran n der Arbeitskammer 262, t angesaugt
und vorverdichtet in eie Verratsbehälter 26 wie in Fig. 3 dargestellt, gepresst
wird. Bei der Fig. 2 ist dargestellt, daß über die oberen mit Al bezeichneten Arbeitsstationen,
Luft angesaugt, verdichtet weiterbefördert und die Verdichterwärme an einen anderen
Bereich übertragen wird. In der Zusammenstellung gemäß Fig. 4 ist erkenntlich, daß
die Pressluft in den Zwischenbehälter 26 gedrückt, desgleichen die über der Arbeitsstation
AIII der Fig. 1 verdichtete Luft, diese vom Zwischenbenälter als vorverdichtete
Pressluft durch die Kolbenzylinder 284 des Aggregates 5o2d, vgl. bei Fig. 3a, über,
nommen und höher verdichtet in den Gasdruckvorratsbehälter, bei Fig. 3 als 4 bezeichnet,
eingespeichert wird Die im Pressluftverdichtungskreis entstehende Verdichterwärme,
wird dem Niedertempematur-Arbeitskreis über das anzuhebende Wasser SVI, zuge leitet
und ist bei Fig. 2, bezeichnet mit der Nr. 65, im oberen Bereich wesentlich, hervorgenoben;
bei der Fig. 3 im unteren Bereich durch den Wärmetauscher 264, d.h. es wird Wärme
erst in den SI-Kreis und über diesen in den SV-Verlauf, bei Fig. 3, übertragen.
Bei der Fig. 2 ist weiter hervorgehoben, daß andere erseits über den 'Värmetauscher
45, über den SVI-Kreis Wärme entzogen wird. Die wesentliche Wärme aus dem SV-Kreis
wird jedoch durch Pressluft-Entspannungskreis SIII entzogen, wobei die Wärme über
die jeweilige Auftriebsflüssigkeit SI/ SIA, SIB, übertragen wird. Bei Pressluft
-- als Wandelement verschiebendes Arbeitsmittel -- und als Arbeitsstoff in einer
Arbeitsstation (49, Fig. 2), wird nach überschläglicher Berechnung von der energie,
die bei der Pressluftverdichtung eingesetzt wird, ca.
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1/3 als Arbeitsleistung, z.B. an den anzuhebenden Wasserverlauf übertragen.
Wird diese Pressluft mit dem absinkenden Druck von dieser Arbeitsstation 49 des
Steigrohrs 40 der Fig. 2, direkt über eine Arbeitsstation, z.B. Turbine odgl., 17/17
AI geleitet und über diese zum Arbeitseinsatz gebracht, würde laut der überschläglichen
Berechnung ca. ein weiteres DrIttel der ursprünglich eingesetzten Arbeitsleistung
wieder zurückgehoit.
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Dadurch jedoch, daß im Entspannungsverlauf erst die Pressluft in Etappen
arbeitswirksam, teilenspannt In den vorgeschalteten
Arbeitsstationen,
z.B. Faltenbalg 50 bzw. im gegenüberliegender Behälter ohne Faltenbalg, Flüssigkeits
bzw. SIB verdrängend, in mehreren Druckabstufungen, eingesetzt wird, erfolgt Wärmezufuhr
in die Pressluft, so daß der Entspannungsverlauf annähernd isotherm arbeitswirksam
ist, wodurch wiederum Wärmeenergie in Antriebsenergie umgewandelt wird. Laut einer
überschläglichen Berechnung wird dann ein zweites Drittel der ursprünglich eingesetzten
Arbeitsleistung für die Verdichtung der Pressluft, wieder arbeitswirksam, rückgeführt.
Die erforderliche Energie ergänzung für die abgegebene Leistung ist durch die Einwirkung
bei der Erzeugung des Wärmegefälles im SV Verlauf undXoder der gesteuerten Auftriebs-
und Schwerkrafteinwirkung, entsprechend Verfahrensanspruch 1, bei relativ niedriger
Temperatur, durch Wärmeentzug aus Umwelt oder Abwrme, arbeitswirksam Transportenergie
erzeugend, gegeben.
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Je nach Einzelfall arbeitet man im Systemkreis SIII bzw. einem Pressgaskreis
mit einem adiabatlschen Gas.